Stanovení návrhových hodnot součinitele tepelné vodivosti minerální izolace
Příspěvek se zabývá problematikou stanovení návrhových hodnot součinitele tepelné vodivosti minerálních izolací. Asociace výrobců minerální izolace provedla na toto téma průzkum mezi projektanty a popsala jednotlivé možnosti postupu výpočtu a stanovení těchto hodnot a rozdíly mezi nimi.
1. Způsoby výpočtu, stanovení návrhových hodnot součinitele tepelné vodivosti v praxi
Nejdůležitější charakteristikou tepelných izolací je součinitel tepelné vodivosti λ. Výrobci tepelných izolací musí uvádět podle nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 305/2011[1] (CPR) v prohlášení o vlastnostech u všech výrobků deklarovanou hodnotu tohoto součinitele. Pro výpočet, respektive tepelně technické posouzení v konstrukci, musí projektanti tuto hodnotu přepočítat na tzv. návrhové hodnoty, které zohledňují vliv zabudování materiálu. Ty lze získat různými způsoby a výpočty, ne všechny jsou ale jednoduché a přesné, jak ukázal průzkum Asociace výrobců minerální izolace (AVMI) mezi projektanty.
Cílem průzkumu bylo zjistit, jak se projektanti orientují v oblasti postupu výpočtu návrhových hodnot součinitele tepelné vodivosti. Dotazníky vyplnilo 161 respondentů, většina z nich byli projektanti.
Graf č. 1 Jakými způsoby dotazovaní vypočítávají/určují návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti
Z výsledků vyplynulo, že pouze jedna pětina dotázaných plně rozumí rozdílu mezi deklarovanými, charakteristickými a návrhovými hodnotami součinitele tepelné vodivosti, které používá ČSN 73 0540 – Tepelná ochrana budov – Část 1 až 4 [2]. Zhruba polovina dotázaných odpověděla, že provádí tepelně technické posudky. Způsoby, kterými vypočítávají nebo určují návrhové hodnoty, jsou ale odlišné, jak je patrné z grafu č. 1.
Pouze jedna pětina z těch, kteří nějakým způsobem lambdy vypočítávají, považuje postup výpočtu návrhových hodnot tepelné vodivosti podle české normy za přesný a jednoduchý. Většina z nich (90 %) by uvítala zjednodušení postupu výpočtu.
2. Přepočet na základě charakteristických hodnot λ a součinitelů
Zhruba jedna pětina projektantů využívá přepočet na základě charakteristických hodnot λ. Ty si projektanti obvykle vyžádají u výrobce materiálu. Charakteristické hodnoty λ zavedla tepelná norma z důvodu parametrického srovnání naměřených deklarovaných hodnot různých materiálů.
Projektant musí dále uvažovat s:
- Zu – vlhkostním součinitelem materiálu,
- z1 – součinitelem vnitřního prostředí pro vnitřní konstrukce, kde dochází ke kondenzaci vodní páry,
- z2 – součinitelem materiálu,
- z3 – součinitelem způsobu zabudování materiálu/výrobku do stavební konstrukce,
- popřípadě z23 – sdruženým součinitelem podmínek působení (součinitel materiálu a způsobu zabudování materiálu ve stavební konstrukci).
Výrobci nejsou povinní charakteristické hodnoty λ uvádět, ani měřit, ale aby vyšli vstříc poptávce trhu, finančně nákladné měření ve většině případů provedou. Zkušebny provádí měření s velmi vysokou přesností (dle protokolů na 5 i více desetinných míst), která je v praxi v podstatě nevyužitelná.
Nevýhodou tohoto postupu je také to, že norma při výpočtu návrhových hodnot neuvažuje s degradací materiálu jako je např. jeho stárnutí nebo degradace vlivem proudění vzduchu v materiálu či sáláním.
Reklama
Hodí se zejména do větraných fasád, šikmých střech, stropů i půd, ale také do dřevostaveb či pro rekonstrukce. Výrobek je tedy vhodné použít všude tam, kde jsme limitováni místem.
3. Návrhové hodnoty λ podle informativní přílohy A ČSN 73 0540-3 [3]
Většina projektantů z těchto důvodů místo výše uvedeného výpočtu použije raději návrhové hodnoty λ z informativní přílohy normy nebo v případě minerálních izolací zhorší deklarovanou hodnotu o 10 až 15 %. Ani jedna z těchto variant bohužel neodpovídá reálným hodnotám a většinu izolačních materiálů poškozuje. Hodnoty v informativní příloze normy jsou více než 9 let staré a za tu dobu tepelné izolace dosáhly výrazného zlepšení svých vlastností.
Stejný problém nastává u většiny běžně používaných výpočetních programů, které mají předdefinované návrhové hodnoty a nezohledňují způsoby zabudování materiálu (je rozdíl mezi svislou a vodorovnou konstrukcí v rámci hodnoty součinitele způsobu zabudování materiálu z3).
Hodnoty pro minerální izolace jsou navíc v ČSN 73 0540-3[3] nelogicky děleny podle objemových hmotností, které výrobci neuvádí a podle kterých nelze jednoznačně určovat tepelný výkon izolací. Ten je závislý nejen na objemové hmotnosti, ale také na průměru, délce a orientaci vláken a složení vstupních surovin.
4. Evropský trend – ČSN EN ISO 10 456 [4]
Podle této evropské normy lze jednoduše návrhové hodnoty získat z deklarovaných hodnot. V přepočtu je uvažováno s převodním teplotním faktorem FT, převodním vlhkostním faktorem Fm, s přirozeným prouděním tepla v izolačním materiálu Ram a částečně také se stárnutím materiálu. Tento postup více odpovídá reálným návrhovým hodnotám, jak je zřejmé z tabulky 1. Postup je srozumitelný, jednoduchý, zbytečně nezatěžuje výrobce stavebních hmot a je jednotný napříč státy EU.
Přestože se jedná o evropskou normu, která by měla být té české nadřazená, není tomu tak. V případě stanovení návrhových hodnot součinitelů tepelné vodivosti je v ČSN EN ISO 10 456 [4] uvedena národní předmluva, která se odvolává na ČSN 73 0540-3 [3]. Tím se stává česká norma nadřazenou nad normou evropskou.
5. Porovnání hodnot součinitelů tepelné vodivosti podle způsobu výpočtu
Tab. č. 1 Návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti podle způsobu výpočtu pro 3 typy minerálních izolací
AVMI provedla sérii měření s cílem stanovit závislost vlhkosti v aplikované izolaci na hodnotách součinitele tepelné vodivosti. Výsledky některých měření jsou součástí tabulky č. 1.
6. Shrnutí výsledků
- Vypočtené návrhové hodnoty λ podle ČSN EN ISO 10 456 [4] odpovídají s vysokou přesností hodnotám měřeným ve zkušebně (neliší se v prvních 3 desetinných místech), aniž by se muselo provádět měření charakteristických hodnot λ.
- Výpočet podle ČSN 73 0540-3[3] na základě běžně dostupných údajů výrobců se od reality liší více než o 7 %, v některých případech o více než 10 %.
- V uvedených příkladech se deklarované hodnoty od návrhových vypočtených podle ČSN EN ISO 10 456 [4] liší zhruba o 10 %.
- Přestože v článku byly použity příklady pouze několika málo materiálů, další výsledky tyto závěry potvrzují.
7. Dopady v praxi
Mohlo by se zdát, že čím horší návrhová lambda bude, tím více to bude výrobcům izolačních hmot vyhovovat, protože aplikované tloušťky izolací porostou. Trend je však nastavený jiným směrem. Poptávka po nízkoenergetických a pasivních domech stoupá. Díky lepším tepelně technickým parametrům izolací lze stavět subtilnější konstrukce, jejichž výhodou je nejen větší úspora tepla, ale také menší obestavěný prostor, respektive větší vnitřní obytný prostor. Výrobci minerálních izolací se neustále snaží vylepšovat tepelněizolační schopnost vyráběných materiálů a v případě výpočtu návrhových hodnot usilují o maximální přiblížení reálným a bezpečným hodnotám.
Praxe ukázala, že firmy ani projektanti neumí využít výsledky s tak vysokou přesností jako se provádí měření součinitele prostupu tepla v laboratořích. Pro dosažení hodnoty U = 0,25 W/m2K je potřeba tloušťka izolace 15 až 17 cm v závislosti na návrhové lambdě (uvažováno s λu 0,036 a 0,042 W/m.K). Na praktickou funkci izolace má v každém případě vliv především způsob aplikace, nikoliv hodnota na třetím desetinném místě součinitele tepelné vodivosti.
8. Závěr
Přestože je národní norma ČSN 73 0540 [2] obecně velmi kvalitní, nedokáže reagovat na rychlý vývoj v oblasti tepelných izolací a její brzká revize je nutná. Mělo by se však postupovat především podle evropských předpisů, které jsou přesné, přehledné, jednotné napříč státy Evropské unie a projektantům by mohly ulehčit práci. Národní norma by měla postup převzít a doplnit nebo zpřesnit např. o vliv degradace materiálů. Měla by také jasně definovat okrajové podmínky, za kterých se měří deklarované hodnoty, a charakteristické hodnoty λ zcela opustit.
Použitá literatura
- [1] Nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 305/2011, o stavebních výrobcích
- [2] ČSN 73 0540 – Tepelná ochrana budov – Část 1 až 4
- [3] ČSN 73 0540-3:2005 – Tepelná ochrana budov – Část 3: Návrhové hodnoty veličin
- [4] ČSN EN ISO 10 456:2009 – Stavební materiály a výrobky – Tepelně vlhkostní vlastnosti
The article deals with the determination of thermal conductivity mineral insulation. Mineral Insulation Manufacturers Association conducted a survey on this topic between building designers and describes the various possibilities of calculation and determination of these values and the differences between them.